Медоносные пчелы демонстрируют точки невозврата
Стресс для пчелиных семей могут вызывать множество факторов: паразиты, нехватка пищи, похолодания, пестициды и ошибки в уходе. Это затрудняет поиск единственной причины коллапса. Однако в контролируемых полевых испытаниях колонии медоносных пчел демонстрируют эффект Олли (положительная корреляция между размером популяции и приспособленностью особи) и точки невозврата (переломные точки), которые служат ранними индикаторами коллапса.
Глобальное сокращение численности медоносных пчел — серьёзная проблема, так как они критически важны для опыления растений и сельскохозяйственных культур.
От дрожжей к пчёлам: общая теория переломных моментов
Исследования в лаборатории Гора в MIT на колониях дрожжей Saccharomyces cerevisiae позволили установить ранние сигналы предстоящего коллапса популяции. В изолированной системе, такой как колония дрожжей, был обнаружен переломный момент (tipping point) — пороговое состояние популяции, ниже которого вымирание становится неизбежным.
Этот момент сопровождается явлением критического замедления (critical slowing down), которое увеличивает время и пространство, необходимые для восстановления популяции. Перед вымиранием наблюдаются более крупные и более скоррелированные флуктуации — общий феномен, предшествующий биологическим переходам.
Полевые исследования пчёл
Исследование медоносных пчел проводилось в сотрудничестве с профессором Кристиной Грозингер из Центра исследований опылителей Университета Пенсильвании. Полевые исследования проходили с весны до осени 2013 года.
Ключевое сходство между пчёлами и дрожжами — кооперативный характер их популяций. У дрожжей это совместное потребление сахарозы, у пчёл — система, при которой взрослые особи добывают пищу и делятся ею с неполовозрелыми и рабочими пчёлами внутри улья. Такое положительное взаимодействие создаёт петли положительной обратной связи, приводящие к бистабильности (двум устойчивым состояниям: выживанию или вымиранию) и внезапным переходам (коллапсу).
Эффект Олли и устойчивость колонии
У пчёл эффект Олли проявляется в положительном влиянии взрослых пчёл на расплод. Исследователи измеряли устойчивость (resilience) колонии — её способность возвращаться к стабильному состоянию после внешнего воздействия (пертурбации), например, ограничения доступности пищи.
В полевых условиях стресс создавался именно путём ограничения пищи. Результаты показали:
- Существование критического порога для выживания.
- При увеличении стресса устойчивость пчёл снижалась.
Простая математическая модель, построенная на основе полевых данных, подтвердила наличие эффекта Олли в динамике пчелиной семьи: если в начале сезона пчёл слишком мало, колония обречена на коллапс. В противном случае она успешно развивается в течение лета и переживает зиму.